本发明涉及溅射成膜源和成膜装置，优选应用于通过溅射法对薄膜进行成膜的各种设备等的制造。
背景技术：
1、通常的溅射成膜源的靶上的溅射区域朝向被成膜体的方向，因此，不仅等离子体，被靶表面反射的溅射气体原子或分子也以大动能向该被成膜体碰撞，因此会对被成膜体造成很大的损伤，不能够在不耐损伤的材料，例如有机物的发光材料、发电材料或半导体硅的钝化膜等的正上方用溅射法形成薄膜。
2、对向靶式溅射成膜源是以减轻对上述的不耐损伤的材料的损伤并形成薄膜的目的而开发的成膜源。作为现有的对向靶式溅射成膜源，已知有专利文献1、2所记载的方式。在专利文献1中记载了如下对向靶式溅射装置，对向靶式溅射装置具有对向靶部，该对向靶部隔开规定的间隔相向配置一对靶，沿各靶的外周设置由永磁体构成的磁场发生单元，形成包围该靶之间的相向空间的与靶垂直的相向模式的磁场和从该靶的外周的前方附近至靠近中心的表面的磁控管模式的磁场，在该相向空间内形成等离子体，在配置于该相向空间的侧方的基板上形成薄膜，在该对向靶式溅射装置中，在它的磁路中设置永磁体，所述永磁体作为调节磁控管模式的磁场的磁场调节单元。在专利文献2所记载的对向靶式溅射装置中，将一对靶隔着相向空间配置，在其侧面部以n极与s极相向的方式配置一对永磁体，配置磁轭以使得将该一对永磁体的相向空间相反侧的磁极彼此磁连接。磁轭由配置在一个永磁体的背面的芯部、配置在另一个永磁体的背面的芯部、以及连接这两个芯部的连结部构成。这些芯部和连结部由铁磁体形成。
3、然而，根据本发明人的研究，在专利文献1、2所记载的现有的对向靶式溅射成膜源中，存在如下问题。即，图1示意性地示出专利文献1、2所记载的对向靶式溅射成膜源的代表性的实施方式。图1中，附图标记1表示被成膜体，10表示相向空间，11a、11b表示靶，12a、12b、13a、13b表示永磁体，14a、14b、14c表示磁轭，16a、16b、16a’、16b’、17、17’表示磁感线。在该现有的对向靶式溅射成膜源中，未图示的溅射颗粒从面向被成膜体1的相向空间10朝向被成膜体1飞出，当磁感线17的磁通密度不足时，存在于该相向空间10的等离子体也向被成膜体1的方向漏出，不能低损伤地成膜。通过用磁轭14c将磁轭14a与磁轭14b耦合，与在该现有技术之前使用的技术相比，磁感线17的磁通密度变大，在被成膜体1的方向漏出的等离子体的量减少，但低损伤性的效果不充分。其技术性的理由为，永磁体的外侧的磁感线从n极朝向s极，因此当以图1中的永磁体12a为起点时，从它的n极出来的磁感线17进入永磁体12b的s极，进一步从磁轭14b经由磁轭14c进入磁轭14a，返回永磁体12a的s极。然而，在上述的磁感线的流动中，在从磁轭14b经由磁轭14c而进入磁轭14a的中途，磁感线16b’的朝向与磁感线16a’的朝向在磁轭14a、14b中为相反的朝向，因此所述的磁感线的流动的强度整体变弱，结果存如下问题，磁感线17的磁通密度也变小，存在于该相向空间10的等离子体向被成膜体1的方向漏出的量增加，低损伤成膜的效果减少。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：日本特开2003-155564号公报；
7、专利文献2：日本特开2004-107733号公报。
技术实现思路
1、发明要解决的问题
2、因此，本发明要解决的问题在于提供能够实现减少对被成膜体造成的损伤，或能够同时实现减少对被成膜体造成的损伤以及提高成膜速率的溅射成膜源和使用了该溅射成膜源的成膜装置。
3、本发明要解决的其它问题在于提供减少对被成膜体造成的损伤或减少对被成膜体造成的损伤以及提高成膜速率之外还能够同时实现良好的膜厚分布的溅射成膜源和使用了该溅射成膜源的成膜装置。
4、用于解决问题的方案
5、为了解决上述问题，本发明是一种溅射成膜源，其具有：
6、彼此相向配置的第一靶和第二靶；
7、第一磁路，其设置在所述第一靶的背面，由第一永磁体、第二永磁体以及第一磁轭形成，所述第一永磁体以磁化方向垂直于所述第一靶的方式设置在所述第一靶的外周部所对应的部分，所述第二永磁体以与所述第一永磁体的极性相反的方式设置在所述第一靶的中心部所对应的部分，所述第一磁轭将所述第一永磁体和所述第二永磁体彼此耦合；
8、第二磁路，其设置在所述第二靶的背面，由第三永磁体、第四永磁体以及第二磁轭形成，所述第三永磁体以磁化方向垂直于所述第二靶且与所述第一永磁体的极性相反的方式设置在所述第二靶的外周部所对应的部分，所述第四永磁体以与所述第三永磁体的极性相反的方式设置在所述第二靶的中心部所对应的部分，所述第二磁轭将所述第三永磁体和所述第四永磁体彼此耦合；
9、第五永磁体，其以平行于所述第一永磁体且与所述第一永磁体为同一极性的方式设置在所述第一靶的一端侧；
10、第六永磁体，其以平行于所述第三永磁体且与所述第五永磁体相向、与所述第三永磁体为同一极性的方式设置在所述第二靶的一端侧；以及
11、第三磁轭，其在所述第一磁路和所述第二磁路外部将所述第五永磁体和所述第六永磁体彼此耦合。
12、在该溅射成膜源中，由第一磁路在第一靶的表面形成磁控管磁场，由第二磁路在第二靶的表面形成磁控管磁场。通过这些磁控管磁场，能够将等离子体限制在第一靶和第二靶的附近，能够分别高效地溅射第一靶和第二靶，在被成膜体形成薄膜。第三磁轭有时以包围第一磁路和第二磁路的方式设置，有时也以不包围第一磁路和第二磁路的方式设置。
13、在该溅射成膜源中，从实现减少被成膜体的位置处的漏磁通密度的观点出发，优选为，彼此极性相反的第一辅助永磁体和第二辅助永磁体以磁化方向与第五永磁体的磁化方向垂直的方式，朝第五永磁体的顶端依次设置在第五永磁体的第一永磁体侧的面，第一辅助永磁体的第五永磁体相反侧的磁极与第一永磁体的第一磁轭侧的磁极为同一极性，彼此极性相反的第三辅助永磁体和第四辅助永磁体以磁化方向与第六永磁体的磁化方向垂直的方式，朝第六永磁体的顶端依次设置在第六永磁体的第三永磁体侧的面，第三辅助永磁体的第六永磁体相反侧的磁极与第三永磁体的第二磁轭侧的磁极为同一极性。此外，从实现增加被成膜体侧的溅射量的观点出发，优选为，第二永磁体和第四永磁体靠近第三磁轭侧配置。
14、在该溅射成膜源中，根据需要，在第一靶与第一永磁体和第二永磁体之间，以及第二靶与第三永磁体和第四永磁体之间分别设置有背板。通过冷却这些背板，能够冷却第一靶和第二靶。根据需要，在第一靶的外周的附近和第二靶的外周的附近分别设置有靶遮板。第三磁轭根据需要有时也兼用作溅射成膜源的壳体。
15、该溅射成膜源与现有技术相比，等离子体发生机构和溅射成膜源的特性大为不同，在现有技术的对向靶式溅射成膜源中，由与包围靶之间的空间的靶垂直的相向模式的磁场产生的等离子体引起了该成膜源的主要的溅射现象，但该溅射成膜源有如下特征，即由磁控管模式的磁场产生的等离子体引起该成膜源的几乎全部的溅射现象，此外还兼具有仅在靶之间的空间中的面向被成膜体一侧具有与靶垂直的相向模式的磁场这样的特征，从而能够消除绝大部分向被成膜体方向漏出的等离子体，能够在提高成膜速率同时实现低损伤性。此外，引起溅射现象的磁控管模式的等离子体能够在实现高速成膜的同时，还能够因其等离子体的均匀性实现良好的膜厚分布。
16、根据该溅射成膜源，相比于现有的对向靶式溅射成膜源，成膜速率大幅提高，并且同时能够以极低的温度成膜。该理由如下所述。在现有的对向靶式溅射成膜源中，由图1所示的磁场分布可知，沿相向设置的一对靶的外周配置的永磁体所形成的磁感线、即与该靶垂直的相向模式的磁感线的磁场为主导，因此在该磁场产生的等离子体与该靶的界面产生的离子层的厚度大，于此处产生的电场强度变弱，没有得到充分的溅射成膜速率。同时，该等离子体具有在一对该靶和该磁感线所围成的区域的中央集中的特性，因此该靶的中央附近的等离子体密度变高，另一方面，由于该靶的两端部附近的等离子体密度变低，从该靶中央附近溅射的成膜量多，边角、从该靶两端部附近溅射的成膜量少，因此显著地出现膜厚分布的不良。进而，虽然由靶之间的空间中的没有面向被成膜体的磁轭耦合，但在面向被成膜体的该空间中，相向模式的磁场如图1的虚线所示地减弱，因此等离子体屏蔽能力变小，作为该磁轭的效果的显现并不充分，在低损伤性方面存在困难。与此相对，根据该溅射成膜源，由后述的图2a所示的磁场分布可知，几乎没有相向模式的等离子体，因此磁控管模式的等离子体为主导，其等离子体密度均匀，因此能够实现膜厚分布良好的溅射成膜源。进而，作为面向被成膜体的第一靶和第二靶之间的空间中的相向模式的磁场发生单元，第五永磁体和第六永磁体独立存在，并且将这些第五永磁体和第六永磁体彼此耦合的第三磁轭构成为不面向该空间中的被成膜体，由此在面向被成膜体的该空间中相向模式的磁场变强，等离子体屏蔽能力充分大，因此低损伤性也优异。
17、此外，本发明是一种溅射成膜源，其具有：
18、彼此相向配置的靶和溅射颗粒收集遮板；
19、磁路，其设置在所述靶的背面，由第七永磁体、第八永磁体以及第四磁轭形成，所述第七永磁体以磁化方向垂直于所述靶的方式设置在所述靶的外周部所对应的部分，所述第八永磁体以与所述第七永磁体极性相反的方式设置在所述靶的中心部分所对应的部分，所述第四磁轭将所述第七永磁体和所述第八永磁体彼此耦合；
20、第九永磁体，其以平行于所述第七永磁体且与所述第七永磁体为同一极性的方式设置在所述靶的一端侧；
21、第十永磁体，其以平行于所述第七永磁体且与所述第九永磁体相向、与所述第九永磁体为同一极性的方式设置在所述溅射颗粒收集遮板的一端侧；以及
22、第五磁轭，其在所述磁路和所述溅射颗粒收集遮板的外部将所述第九永磁体和所述第十永磁体彼此耦合。
23、在该溅射成膜源中，从谋求降低被成膜体的位置的漏磁通密度的观点出发，优选为，彼此极性相反的第五辅助永磁体和第六辅助永磁体以磁化方向与第九永磁体的磁化方向垂直的方式，朝第九永磁体的顶端依次设置在第九永磁体的第七永磁体侧的面，第五辅助永磁体的第九永磁体相反侧的磁极与第七永磁体的所述第四磁轭侧的磁极为同一极性。此外，从谋求增加被成膜体侧的溅射量的观点出发，优选为，第八永磁体靠近第五磁轭侧配置。第五磁轭有时以包围磁路和溅射颗粒收集遮板的方式设置，有时也以不包围磁路和溅射颗粒收集遮板的方式设置。
24、在该溅射成膜源中，根据需要，在溅射颗粒收集遮板的背面设置有加热器。通过用该加热器加热溅射颗粒收集遮板，降低从靶到达溅射颗粒收集遮板的溅射颗粒的附着概率，由此，能够使再次附着于靶的溅射颗粒增加，进而能够实现提高靶的利用率。溅射颗粒收集遮板有时设置成平行于靶，有时设置成以溅射颗粒收集遮板与靶之间的距离朝向第九永磁体和第十永磁体线性增加的方式相对于靶倾斜，有时也设置成具有溅射颗粒收集遮板与靶之间的距离朝向第九永磁体和第十永磁体增加的方式，向靶凸出地弯曲的曲线状的剖面形状。根据需要，可以在靶与第七永磁体和第八永磁体之间设置背板。此外，根据需要，可以在靶的外周的附近设置靶遮板。根据需要，有时第五磁轭也兼用作溅射成膜源的壳体。
25、该溅射成膜源相当于将使用第一靶和第二靶的上述的溅射成膜源中的一个靶去除，也将该被去除的靶的背面的磁控管磁场形成用的磁路去除，仅在面向被成膜体的一侧配置与没有去除的靶背面的磁路的面向被成膜体的外周部的永磁体的磁极相同的朝向配置永磁体。进而，等离子体发生机构和溅射成膜源的特性也与现有技术大为不同。即，在现有技术的对向靶式溅射源中，由与包围靶之间的空间的靶垂直的相向模式的磁场产生的等离子体引起该成膜源的主要的溅射现象，但该溅射成膜源具有由磁控管模式的磁场产生的等离子体引起该成膜源中的全部的溅射现象的特征，此外还兼具仅在靶与溅射颗粒收集遮板之间的面向被成膜体的一侧具有与靶垂直的相向模式的磁场的特征，从而能够消除绝大部分向被成膜体方向漏出的等离子体，能够实现注重低损伤性的溅射成膜。此外，引起溅射现象的磁控管模式的等离子体因其等离子体的均匀性，也能够同时实现良好的膜厚分布。进而，因为靶仅存在于一侧的特征，通过应用基于卷对卷法的成膜装置，得以大为发挥其效果。即，在使该靶位于上侧来配置该成膜源的情况下，在结构上完全不会引起当从存在于该靶的溅射区域附近的非溅射区域、即非侵蚀部产生的异物下落至下侧的靶上时产生的电弧现象，因此向形成于被成膜体的膜中的异物混入频率极小，能够实现品质良好的溅射成膜。
26、根据该溅射成膜源，由后述的图4所示的磁场分布可知，全部为磁控管模式的等离子体，不存在相向模式的等离子体，因此磁控管模式的等离子体密度均匀，因此能够实现膜厚分布良好的溅射成膜源。进而，作为面向被成膜体的靶与溅射颗粒收集遮板之间的空间的相向模式的磁场发生单元，第九永磁体和第十永磁体独立存在，并且将这些第九永磁体和第十永磁体彼此耦合的第五磁轭构成为不面向该空间中的被成膜体，由此在面向被成膜体的该空间中，相向模式的磁场变强，等离子体屏蔽能力充分大，因此还能够同时得到低损伤性。
27、此外，本发明是一种溅射成膜源，其具有：
28、彼此平行地相向配置的第一圆筒形靶和第二圆筒形靶；
29、第三磁路，其设置在所述第一圆筒形靶的内部，由第十一永磁体、第十二永磁体以及第六磁轭形成，所述第十一永磁体以一个磁极与所述第一圆筒形靶的内周面相向的方式在所述第一圆筒形靶的中心轴方向延伸设置，所述第十二永磁体以包围所述第十一永磁体的外周的方式与所述第十一永磁体分开且与所述第十一永磁体极性相反地设置，所述第六磁轭将所述第十一永磁体和所述第十二永磁体彼此耦合；
30、第四磁路，其设置在所述第二圆筒形靶的内部，由第十三永磁体、第十四永磁体以及第七磁轭形成，所述第十三永磁体以一个磁极与所述第二圆筒形靶的内周面相向的方式在所述第二圆筒形靶的中心轴方向延伸且与所述第十一永磁体极性相反地设置，所述第十四永磁体以包围所述第十三永磁体的外周的方式与所述第十三永磁体分开且与所述第十三永磁体极性相反地设置，所述第七磁轭将所述第十三永磁体和所述第十四永磁体彼此耦合；
31、第十五永磁体，其与所述第一圆筒形靶相向且与包含所述第一圆筒形靶的中心轴和所述第二圆筒形靶的中心轴的平面平行地设置；
32、第十六永磁体，其与所述第十五永磁体为同一极性，与所述第二圆筒形靶相向、与所述平面平行、且与所述第十五永磁体相向地设置；以及
33、第八磁轭，其在所述第三磁路和所述第四磁路的外部将所述第十五永磁体和所述第十六永磁体彼此耦合。
34、在该溅射成膜源中，从谋求减少被成膜体的位置处的漏磁通密度的观点出发，优选为，彼此极性相反的第七辅助永磁体和第八辅助永磁体以磁化方向与第十五永磁体的磁化方向垂直的方式，朝第十五永磁体的顶端依次设置在第十五永磁体的第一圆筒形靶侧的面，第七辅助永磁体的第十五永磁体相反侧的磁极与第十五永磁体的第八磁轭侧的磁极为同一极性，彼此极性相反的第九辅助永磁体和第十辅助永磁体以磁化方向与第十六永磁体的磁化方向垂直的方式，朝第十六永磁体的顶端依次设置在第十六永磁体的第二圆筒形靶侧的面，第九辅助永磁体的第十六永磁体相反侧的磁极与第十六永磁体的第八磁轭侧的磁极为同一极性。根据需要，有时第八磁轭也兼用作溅射成膜源的壳体。第八磁轭有时以包围第三磁路和第四磁路的方式设置，有时也以不包围第三磁路和第四磁路的方式设置。
35、此外，本发明是溅射成膜源，其具有：
36、彼此相向配置的圆筒形靶和溅射颗粒收集遮板；
37、磁路，其设置在所述圆筒形靶的内部，由第十七永磁体、第十八永磁体以及第九磁轭形成，所述第十七永磁体以一个磁极与所述圆筒形靶的内周面相向的方式，并且设置为在所述圆筒形靶的中心轴方向延伸，所述第十八永磁体以包围所述第十七永磁体的外周的方式离开所述第十七永磁体并且设置为与所述第十七永磁体极性相反，所述第九磁轭将所述第十七永磁体和所述第十八永磁体彼此耦合；
38、第十九永磁体，其与所述圆筒形靶相向且与包含所述圆筒形靶的中心轴的平面平行地设置；
39、第二十永磁体，其与所述第十九永磁体为同一极性，与所述溅射颗粒收集遮板相向、与所述平面平行、且与所述第十九永磁体相向地设置；以及
40、第十磁轭，其在所述磁路和所述溅射颗粒收集遮板的外部将所述第十九永磁体和所述第二十永磁体彼此耦合。
41、在该溅射成膜源中，从谋求降低被成膜体的位置的漏磁通密度的观点出发，优选为，彼此极性相反的第十一辅助永磁体和第十二辅助永磁体朝第十九永磁体的顶端依次设置在第十九永磁体的圆筒形靶侧的面。根据需要，在溅射颗粒收集遮板的背面设置加热器。溅射颗粒收集遮板有时设置为与包含所述圆筒形靶的中心轴的平面垂直，有时也设置为相对于该平面倾斜。根据需要，第十磁轭也有时兼用作溅射成膜源的壳体。第十磁轭有时以包围磁路和溅射颗粒收集遮板的方式设置，有时也以不包围磁路和溅射颗粒收集遮板的方式设置。
42、作为向所述任一溅射成膜源供给电力的电源，使用直流电源、直流脉冲电源、高频电源、高频脉冲电源等，根据需要从它们之中选择。
43、能够使用所述的任一个或两个以上的溅射成膜源构成各种类型的成膜装置。成膜装置没有特别限制，例如为一边将以基板为典型的被成膜体向一个方向运送或重复进行往复运动或重复以上两者，一边进行成膜的类型的成膜装置；使被成膜体静止而进行成膜的类型的成膜装置；一边使被成膜体向一个方向旋转或重复进行该一个方向的旋转和相反方向的旋转或重复以上两者，一边进行成膜的类型的成膜装置；一边将卷状的被成膜体膜向一个方向运送或重复进行往复运动或重复以上两者，一边进行成膜的卷对卷类型的成膜装置等。
44、发明效果
45、根据本发明，能够得到一种溅射成膜源，其能够实现减少对被成膜体造成的损伤，或能够实现减少对被成膜体造成的损伤以及提高成膜速率，或还能够进一步同时实现良好的膜厚分布，使用该优异的溅射成膜源能够实现高性能的成膜装置。
1.一种溅射成膜源，其具有：
2.根据权利要求1所述的溅射成膜源，其中，
3.根据权利要求1所述的溅射成膜源，其中，
4.根据权利要求1所述的溅射成膜源，其中，
5.根据权利要求1所述的溅射成膜源，其中，
6.根据权利要求1所述的溅射成膜源，其中，
7.一种溅射成膜源，其具有：
8.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
9.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
10.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
11.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
12.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
13.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
14.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
15.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
16.根据权利要求7所述的溅射成膜源，其中，
17.一种溅射成膜源，其具有：
18.根据权利要求17所述的溅射成膜源，其中，
19.根据权利要求17所述的溅射成膜源，其中，
20.一种溅射成膜源，其具有：
21.根据权利要求20所述的溅射成膜源，其中，
22.根据权利要求20所述的溅射成膜源，其中，
23.根据权利要求20所述的溅射成膜源，其中，
24.根据权利要求20所述的溅射成膜源，其中，
25.根据权利要求20所述的溅射成膜源，其中，
26.一种成膜装置，其具有权利要求1～25中任一项所述的溅射成膜源。
